電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---比賽用換人電子顯示板的設(shè)計(jì)

1、<p>　　比賽用換人電子顯示板的設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　

2、　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2011年 月</b></p><p>　　電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審表</p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求………………………………………………………………………………

3、……… 2</p><p>　　1.1 基本功能……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 擴(kuò)展功能……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2 比賽用換人電子顯示板的設(shè)計(jì)原理……………………………………………………………………2</p>&l

4、t;p>　　2.1 優(yōu)先編碼電路的工作原理…………………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 鎖存器的工作原理…………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.3 譯碼電路與顯示電路的工作原理…………………………………………………………………4</p><p>　　3 電路設(shè)計(jì)…………

5、………………………………………………………………………………………5</p><p>　　3.1 顯示電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………5</p><p>　　3.2 整機(jī)電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………5</p><p>　　4 設(shè)計(jì)體會(huì)……………………………………………………………

6、……………………………………8</p><p>　　參考資料……………………………………………………………………………………………………8</p><p>　　比賽用換人電子顯示板的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p><b>　　1.1 基本功能</b>&l

7、t;/p><p>　?、僭O(shè)計(jì)一個(gè)比賽用換人電子顯示板，可同時(shí)供9個(gè)數(shù)字按鍵，其編號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，按下相應(yīng)的鍵會(huì)顯示相應(yīng)的數(shù)字。</p><p>　　②給比賽裁判設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和換人，還有另外五個(gè)個(gè)開關(guān)是為了防止被換下的人時(shí)兩位數(shù)的編號(hào)而用的，可以同時(shí)是兩個(gè)顯示板顯示。</p><p>　?、埏@示

8、板的設(shè)計(jì)具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能。換人時(shí)，若有要按下按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)， 此外．要封鎖輸人電路，禁止輸入其它數(shù)字鍵的影響，并將該顯示的編碼清零為止。</p><p><b>　　1.2 擴(kuò)展功能</b></p><p>　　①顯示板具有定顯示數(shù)字的功能，且能夠顯示兩位數(shù)，當(dāng)被換下的球員編號(hào)為12時(shí)也可以顯示，所以設(shè)計(jì)過程中會(huì)選用兩個(gè)顯示

9、電路，以便能夠更加完善。</p><p>　?、诋?dāng)顯示了被換下球員的編號(hào)時(shí)可以將顯示版清零，以便顯示被換上球員的編號(hào)。</p><p>　　2 比賽用換人電子顯示板的設(shè)計(jì)原理</p><p>　　比賽用換人電子顯示板的總體框圖如圖1所示，主體電路完成基本的顯示和清零，即換人開始后，當(dāng)輸入球員的編號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其它數(shù)字鍵不

10、小心輸入對(duì)顯示產(chǎn)生影響。</p><p>　　圖1 比賽用換人電子顯示板的總體框圖</p><p>　　圖1所示的比賽用換人電子顯示板的工作過程是：接通電源時(shí)，裁判將開關(guān)置于“清除”位置，顯示板處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈；當(dāng)裁判宣布換人后，將控制開關(guān)撥到“開始”位置，換人開始。</p><p>　?、賰?yōu)先編碼電路立即分辨出按鍵的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由

11、譯碼電路顯示編號(hào)；</p><p>　?、诳刂齐娐芬獙?duì)輸人編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他按鍵輸入對(duì)顯示造成影響。</p><p>　　2.1 優(yōu)先編碼電路的工作原理</p><p>　　①優(yōu)先編碼器采用的是集成8線—3線優(yōu)先編碼器，例如設(shè)計(jì)中使用的74LS148集成器，ST為選通輸入端，當(dāng)ST＝0時(shí)允許編碼；當(dāng)ST=1時(shí)輸出Y2、Y1、Y3、Y4、Ys均被封鎖，編碼被禁

12、止。YS是選通輸出端，級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，高位片的YS端與低位片ST端連接起來，可以擴(kuò)展優(yōu)先編碼功能。</p><p>　　圖1 74LS148邏輯功能示意圖</p><p>　　②真值表如表1所示，體現(xiàn)了優(yōu)先編碼器的特性。</p><p>　　表1 優(yōu)先編碼器的真值表</p><p>　　2.2 鎖存器的工作原理</p><p

13、>　　設(shè)計(jì)中采用的是74LS279，在我們學(xué)習(xí)中又叫做同步觸發(fā)器，如顯示板電路所示，當(dāng)R和S端輸入不同的電平時(shí)將會(huì)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)中了用這一點(diǎn)倆完成鎖存數(shù)據(jù)的功能。用Qn和Qn+1分別代表原來和現(xiàn)在的狀態(tài)，其特性表如下。</p><p>　　表2 鎖存器的特性表</p><p>　　2.3 譯碼電路與顯示電路的工作原理</p><p>　　譯碼電路與顯

14、示電路用來完成當(dāng)按下相應(yīng)的數(shù)字鍵時(shí)輸出相應(yīng)的數(shù)字字形，譯碼電路由74LS48集成塊來實(shí)現(xiàn)，而顯示器是由七段發(fā)光二極管構(gòu)成，通過譯碼電路的輸出來控制七段二 </p><p>　　的工作與不工作來實(shí)現(xiàn)從0到9，10個(gè)數(shù)字。譯碼電路與顯示電路的真值表如圖三所示，通過表我們可以清楚的知道數(shù)字字形顯示的過程。</p><p>　　圖1 74LS148邏輯功能示意圖

15、 </p><p>　　表3 顯示譯碼器的真值表</p><p><b>　　3 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　換人電子顯示板的功能：—是能對(duì)輸入的按鍵進(jìn)行相應(yīng)的輸出，并鎖存優(yōu)先輸入的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其它的按鍵操作無效。其結(jié)構(gòu)構(gòu)成主要包

16、括74LS148優(yōu)先編碼器、W1~W5</p><p>　　五個(gè)鎖存器、以及譯碼電路與顯示電路，其電路組成如圖3所示。</p><p>　　其工作原理是：當(dāng)控制開關(guān)處于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端全部為低</p><p>　　電平，于是74LS48的＝0，顯示器滅燈；74LS48的選通輸入端＝0， 74LS48處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)裁

17、判員將開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，即顯示器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、…I0輸人信號(hào)。當(dāng)有有按鍵按下時(shí)（如按下S5，74LS148的輸出Y4Y3Y2Y1＝0000，Ys＝1，經(jīng)RS鎖存器后，CTR＝1， 74LS279處于工作狀態(tài)； 74LS279會(huì)為0101，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器顯示“5”。此外，CTR＝1，使74LS148的ST端為高電平．74LSl48處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他按鍵

18、的輸人。當(dāng)按下的鍵松開后，74LS148的YS為高電平；但由于CTR維持高電平不變，所以，74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。當(dāng)需要將球員換下場時(shí)即可將該隊(duì)員的相應(yīng)編碼對(duì)應(yīng)的數(shù)字鍵按下即可在顯示器上看到，被換下人知道后即可將開關(guān)扳向清除端，此時(shí)顯示器上現(xiàn)實(shí)的數(shù)字被清除，再次輸入換上隊(duì)員的編號(hào)即可在顯示板上顯示出來。</p><p>　　3.2 整機(jī)電路的設(shè)計(jì)</p>&l

19、t;p>　　在通過設(shè)計(jì)補(bǔ)充以及修改過后比賽用換人電子顯示板的整機(jī)電路如圖4所示，整機(jī)電路的設(shè)計(jì)過程中采用了兩個(gè)74LS148的級(jí)聯(lián)，采用級(jí)聯(lián)將原來的3-8線譯碼改變成了4-16線譯碼的形式，做級(jí)聯(lián)是為了避免當(dāng)球員的出現(xiàn)9號(hào)時(shí)沒有辦法顯示出來，一個(gè)優(yōu)先編碼器只能完成從0到7，這8個(gè)數(shù)字的輸出；而采用了級(jí)聯(lián)就可以解決這個(gè)問題，如同圖4中的那樣的形式，我們選取10這線作為輸入，每個(gè)對(duì)應(yīng)的是相應(yīng)的數(shù)字按鈕，從而可以完成0到9的輸入。還有整

20、機(jī)電路采用了兩個(gè)顯示板，上面有開關(guān)控制，當(dāng)一個(gè)顯示板顯示相應(yīng)的數(shù)字后，將開關(guān)同時(shí)扳向另一端，輸入另一個(gè)數(shù)字，這樣就可以將可顯示的范圍擴(kuò)大了，也解決了當(dāng)球員的編碼為兩位數(shù)字無法正常顯示的問題，當(dāng)需要再輸入其它編號(hào)時(shí)，只需將控制開關(guān)扳向清除，即可清除原來的編號(hào)，再次扳向開始端就可以輸入新的編號(hào)?？傊麢C(jī)電路很好的將各元件的功能聯(lián)系在一起，從而完成了達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　圖3 比賽用換人顯示板主要電

21、路 </p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖4 比賽用換人電子顯示板的整機(jī)電路</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)過程中不僅讓我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了更一步的鞏固，還讓我的實(shí)踐能力得到了一定的鍛煉，平時(shí)的學(xué)習(xí)中，每當(dāng)我看到別的同學(xué)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)

22、時(shí)，我看他們做覺得也不難，但當(dāng)自己親手操作時(shí)卻會(huì)碰到許多的問題，而且整個(gè)過程下來會(huì)覺得特別的累，但是卻會(huì)有種充實(shí)的感覺。通過對(duì)數(shù)子電路的進(jìn)一步復(fù)習(xí)使我以前的知識(shí)有了一些靈活的運(yùn)用，設(shè)計(jì)的電子顯示板雖然能夠滿足要求，但是仍然存在一些不足，希望以后自己對(duì)相應(yīng)的知識(shí)可以更深掌握以及靈活的應(yīng)用，希望在同學(xué)和老師的幫助下有更大的進(jìn)步。</p><p><b>　　參考資料</b></p>

23、<p>　　[1] 崔本亮,張雷.八位競賽搶答器電子系統(tǒng)電路分析與設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2009,32(20):198-199.</p><p>　　[2] 韓滿林.用觸摸屏和PLC實(shí)現(xiàn)四人搶答器的控制設(shè)計(jì)[J].電子工程師,2007,33(12):77-80.</p><p>　　[3] 趙玉珠.測量儀表與自動(dòng)化[M].山東東營:石油大學(xué)出版社,1997.</p&g

24、t;<p>　　[4] 徐惠民. 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì).人民郵電出版社，2009.</p><p>　　[5] 關(guān)靜.數(shù)字電路應(yīng)用設(shè)計(jì).科學(xué)出版社.2009.</p><p>　　[6] 李響初. 數(shù)字電路基礎(chǔ)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2008.</p><p>　　[7] 鄭江. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn).南京大學(xué)出版社.2008.</p><p

25、>　　[8] 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程第三版.高等教育出版社.2006.</p><p>　　[9] 趙燕. 傳感器原理及應(yīng)用.北京大學(xué)出版社.2010.</p><p>　　[10] 賈石峰. 傳感器原理與傳感器技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2009.</p><p>　　[11] 申忠如.　 現(xiàn)代測試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì). 西安交通大學(xué)出版社.2009.<